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原文传递高速列车荷载作用下轨道系统与饱和地基动力分析

论文题名：	高速列车荷载作用下轨道系统与饱和地基动力分析
关键词：	板式轨道;列车荷载;轨道不平顺;动力响应;横观各向同性;高速列车
摘要：	随着我国高速铁路的发展,以及既有线路的提速改造,列车荷载作用下地基和轨道系统的振动响应,以及对周边环境的影响得到了广泛的重视。高速列车运行时会在轨道系统和下卧土体中引起很大的动力响应,影响列车运营的安全性和轨道结构的耐久性,同时高速列车引起的环境振动将影响线路周边人民群众的生产和生活。因此,分析研究列车荷载作用下轨道系统和地基的振动响应问题是十分必要的。　　本文首先采用半解析法研究了列车荷载作用下板式轨道-下卧饱和土体系统的动力响应问题。采用双层弹性Euler梁来模拟板式轨道中的钢轨和轨道板,采用弹簧-阻尼器来模拟轨下垫圈。列车荷载采用一系列移动的点荷载来模拟,下卧土体采用多孔饱和半空间模型,并假定半空间土体表面与轨道板接触面完全透水。利用Fourier变换方法在变换域内d求解轨道和土体的控制方程,并通过快速Fourier变换得到了饱和土体动力响应在时域内的结果.文章中主要研究了轨道板刚度和土体渗透系数对土体位移和加速度响应的影响。研究表明,土体中液相介质的存在会对土体的振动响应产生很大影响,且适当增大轨道板刚度可有效控制高速列车引起的土体动力响应。　　接着,本文研究了列车荷载作用下列车-轨道-饱和地基系统的耦合振动问题。研究模型共分为三部分:车体简化为一个多刚体系统,在车轮与钢轨之间引入线性Hertizian弹簧接触模型模拟轮轨动力相互作用;采用离散轨枕支承的弹性Euler梁来模拟轨道系统;下卧土体采用多孔饱和半空间模型。列车荷载分为列车轴重和由轨道不平顺引起的轮轨动力相互作用力。采用Fourier变换分别求解各子系统的控制方程,并通过动力子结构法对各子系统进行耦合。土体在时域内的动力响应通过快速Fourier变换求得。在分析了轮轨动力相互作用力的基础上,文章中研究了轮轨动力作用力和列车轴重作用下饱和地基的动力响应,并分析了轨枕间距和土体渗透系数对饱和地基振动响应的影响。　　最后,本文将下卧土体考虑为成层土,其中上层为横观各向同性弹性介质,下层为Biot波动方程描述的饱和半空间;采用弹性离散点支承的Euler梁模型模拟轨道系统,将轨枕与横观各向同性弹性层之间的作用力简化为均匀分布的矩形荷载;采用考虑车体、前后转向架、轮对以及一、二系悬挂系统的整车模型,在轮对与钢轨之间引入线性Hertizian弹簧接触模型模拟轮轨动力相互作用。采用Fourier变换和待定系数法分别求解各子系统的控制方程,并通过动力子结构法对各子系统进行耦合。土体在时域内的动力响应通过快速Fourier变换求得。本章中分析了由钢轨表面连续不平顺引起的轮轨动力作用力和列车轴重荷载对线路系统周边环境的影响。
作者：	王玉
专业：	岩土工程
导师：	蔡袁强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文